專利名稱：：產(chǎn)生用于受控核反應(yīng)的液體微滴的激光納米顆粒成核空腔的撞擊受迫坍塌的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及在液體微滴中產(chǎn)生空腔并使空腔坍塌，并且特別涉及對(duì)這種對(duì)塌的能量加以利用。
背景技術(shù)：
：核聚變是指將較輕的原子(氫、氘等)結(jié)合從而形成較重的原子的那類反應(yīng)。對(duì)于最輕的原子，由于缺乏屏蔽以及庫(kù)侖效應(yīng)的緣故，每核子的結(jié)合能是原子序數(shù)的急劇遞增的函數(shù)。因此，將兩個(gè)氫原子結(jié)合(例如)從而形成氦產(chǎn)生了巨量的能量。然而，當(dāng)聚變前的核子更近地靠在一起時(shí)，需要克服的能壘(質(zhì)子的庫(kù)侖斥力)是很大的。上述能壘對(duì)于氫的較重的同位素氘(一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子)和氚(一個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子)而言較小。多個(gè)大型政府研究計(jì)劃(例如美國(guó)能源部橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(ITER))已致力于實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)模足夠大的、最終目的為提供相對(duì)清潔且充足的能源的聚變反應(yīng)的控制。有兩種主要的途徑(每種分別具有多種細(xì)節(jié)上不同的產(chǎn)物)用以實(shí)現(xiàn)受控的持續(xù)核聚變，它們的差異取決于對(duì)高t顯、高壓和高度離子化(即所謂"等離子"態(tài))的反應(yīng)體積的約束方法。慣性約束聚變(inertialconfinementfhsion)依靠高功率激光沖擊靶丸(targetcapsule)，使靶丸的一部分燒蝕(ablate)并在耙丸的燃料部?jī)?nèi)部產(chǎn)生聚爆沖擊波。磁約束聚變依靠強(qiáng)動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)來(lái)約束和壓縮反應(yīng)體積。至少在美國(guó)，對(duì)以上兩種途徑的探索(借助大規(guī)模的政府贊助)已進(jìn)行了將近50年。除了其他國(guó)家之外，美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)和日本均存在并且正在規(guī)劃大型固定設(shè)施。到目前為止，由所有這些計(jì)劃取得的最顯赫的結(jié)果是實(shí)現(xiàn)了受控聚變反應(yīng)。雖然己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)5秒的持續(xù)核反應(yīng)(具體地說(shuō)是D-T聚'變)，'但已經(jīng)i正明根據(jù)任何這些方^去均無(wú)法獲得凈育S量(netenergy)?？涨惶沟们蛐慰涨惶梢詫?shí)現(xiàn)高的空腔壁面速度(cavitywallvelocity)、高內(nèi)壓和高溫。許多最早期的裂變式原子彈的設(shè)計(jì)都利用了由傳統(tǒng)爆炸物的球形裝填物所產(chǎn)生的沖擊波的球形聚爆。聚變式炸彈則在許多場(chǎng)合下利用來(lái)自聚變爆炸的沖擊波的球形聚爆。在這兩種情況下，通用機(jī)理為慣性約束。以上例子在展示了用于能量聚集(energyfocusing)的球形聚爆概念的實(shí)用性的同時(shí)，還展示了控制和產(chǎn)生這種反應(yīng)的問(wèn)題。首先，通過(guò)聚爆產(chǎn)生的能量必須超過(guò)為啟動(dòng)聚變反應(yīng)所需的能量。維持核反應(yīng)所需的輸入溫度(該溫度必然為不確定，其所處的數(shù)量級(jí)取決于燃料質(zhì)量、密度等因素)預(yù)計(jì)為107K的數(shù)量級(jí)。假設(shè)能夠取得這樣的能量，如果單獨(dú)的聚爆和靶的規(guī)模過(guò)大就會(huì)失控，則生產(chǎn)簡(jiǎn)單地是毀滅性的。作為另一極端，如果單獨(dú)的聚爆和靶的規(guī)模非常小，則雖可實(shí)現(xiàn)控制，但卻犧牲了持續(xù)性和產(chǎn)量。該尺寸級(jí)別必須介于核彈級(jí)(過(guò)大)與原子級(jí)(過(guò)小)之間的某處。同樣，由聚變來(lái)最終獲得可利用的能量，需要簡(jiǎn)單且廉價(jià)的裝置來(lái)維持大量的反應(yīng)區(qū)域。如果考慮由氣體和蒸汽的混合物填充、并在液體中對(duì)稱坍塌的球形空腔的情況，與擴(kuò)張的空腔相關(guān)的尺寸級(jí)別為一至數(shù)百微米，而與坍塌空腔相關(guān)的尺寸級(jí)別為數(shù)百至數(shù)十納米。如果保持球形的對(duì)稱性，則可估算出在空腔的自由坍塌期間可獲得的能量。對(duì)于絕熱理想氣體(外加某些空泡動(dòng)力學(xué))的標(biāo)度無(wú)關(guān)率(scalinglaw)的分析例如可得出空泡從約50微米的初始半徑、且僅包含與初始半徑的平衡狀態(tài)相關(guān)的0.1%氣體體積坍塌，會(huì)坍塌至半徑約500nm，且內(nèi)部溫度為104K的數(shù)量級(jí)。然而，如果空泡的初始半徑僅增加2倍，則所得到的溫度的數(shù)量級(jí)將增大到105K。有科技文獻(xiàn)宣稱，已通過(guò)用聲能來(lái)驅(qū)動(dòng)空腔聚爆，而利用這種空腔坍塌實(shí)現(xiàn)了聚變。例如參見(jiàn)PhysicalReviewE2004;69，TaleyarkhanRP,ChoJS，WestCD,LaheyRT，NigmatulinRI,BlockRC論文"Additionalevidenceofnuclearemissionsduringacousticcavitation"。雖然上述技術(shù)與本文所J皮露白勺概念十分不同，但重要的是應(yīng)注意這種聲學(xué)慣性約束聚變尚未贏得廣泛的可信度。此外，即使承認(rèn)已確如該文所聲稱的實(shí)現(xiàn)了核聚變，但對(duì)于聲學(xué)系統(tǒng)而言，由于受到波長(zhǎng)必須遠(yuǎn)大于空腔半徑的要求的限制、且由于輸入至變頻器(transducer)的功率的提高受到固有的非線性聲傳播飽和度(nonlinearacousticpropagationsaturation)的限制，因此功率的擴(kuò)大和規(guī)模的擴(kuò)大均在本質(zhì)上難以實(shí)現(xiàn)。微滴碰撞及具有空腔的微滴被超高壓推動(dòng)到極高速度的液流的形成和使用在產(chǎn)業(yè)內(nèi)是公知的。例如，這種液流被用來(lái)清潔表面塵垢、污物和銹蝕，并用來(lái)移除例如漆之類的涂層。一些研究者已經(jīng)注意到，對(duì)于這些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，非穩(wěn)定流比穩(wěn)定流更有效。在非穩(wěn)定流的應(yīng)用中，液流被分散成小團(tuán)或滴。例如參見(jiàn)通過(guò)引用結(jié)合在本申請(qǐng)中的美國(guó)專利第3,983,740號(hào)。本
技術(shù)領(lǐng)域：
中的現(xiàn)有技術(shù)受多種缺陷的困擾，這些缺陷包括(但不限于)需要使用例如高頻超聲波發(fā)生器之類復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)器來(lái)引發(fā)形成小團(tuán)或微滴。此外，在沒(méi)有驅(qū)動(dòng)器的情況下，其他現(xiàn)有技術(shù)的裝置不適用于這種應(yīng)用，原因在于將液流分裂成微滴所需的距離長(zhǎng)到使得液流霧化成為霧而不是形成微滴。通過(guò)高速液體微滴(其產(chǎn)生方法將在下文中說(shuō)明)在硬質(zhì)靶表面上的撞擊可導(dǎo)致極大的壓力值。形成這種微滴碰撞的最初目的是將動(dòng)物細(xì)胞生物反應(yīng)器獲取液(harvestliquor)中的病毒滅活，以生產(chǎn)注射用藥物(parenteralpharmaceutical)。為了進(jìn)一步增大撞擊時(shí)液滴內(nèi)的內(nèi)壓，在微滴內(nèi)部設(shè)置充有氣體的空腔，使得坍塌空腔的極高的聚爆壓力能夠疊加到?jīng)]有空腔的微滴的撞擊峰值壓力上。于是挑戰(zhàn)又變?yōu)槿绾卧诒粐娮旄邏菏抑械某邏毫︱?qū)動(dòng)的超高速微滴內(nèi)部產(chǎn)生空腔。已有人提出一種在微滴中形成蒸汽空腔的方法，這種方法是將在lbar條件下極易揮發(fā)的液態(tài)丙垸或丁烷的極小(微米級(jí))微滴的乳液劇烈地混入水中。強(qiáng)力的混合將使水中的丙烷在Pn-Pmi^g時(shí)飽和。選定的液態(tài)點(diǎn)必須在水的高壓壓力的臨界點(diǎn)之上。然而，上述乳液技術(shù)的缺點(diǎn)在于，缺少對(duì)產(chǎn)生空腔的定時(shí)及尺寸的控制，上述空腔在射流離開(kāi)高壓噴嘴時(shí)隨著壓力減小而開(kāi)始從基質(zhì)液體(hostliquid)內(nèi)的乳化相微滴形成。此外，這種空腔整個(gè)體積含有蒸發(fā)出的揮發(fā)性化合物，且其隨后的坍塌可能因內(nèi)部如此大量的蒸汽的緩沖效果而被減弱。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為一種用于引起液體微滴中的蒸汽空腔受迫坍塌的新型的裝置、系統(tǒng)和方法。示例性的裝置可具有用于將納米顆粒注入液體中的注入裝置，或者所述示例性裝置可以使用預(yù)先混合的液體。高壓室和一個(gè)或多個(gè)噴嘴可噴射一個(gè)或多個(gè)包括液體和納米顆粒材料的射流?？赏ㄟ^(guò)將該射流分裂來(lái)產(chǎn)生微滴。照射裝置使微滴曝露在電磁波下，以通過(guò)加熱納米顆粒而在微滴中產(chǎn)生空腔并使空腔擴(kuò)張。微滴與合適的(例如固態(tài)的)靶相撞以加劇微滴內(nèi)部的空腔坍塌。照射和相撞被定時(shí)，以增大空腔坍塌的聚爆能量。在可選的實(shí)施例中，可將核反應(yīng)的燃料引入到在微滴內(nèi)形成的空腔中?？衫镁郾芰縼?lái)驅(qū)動(dòng)空腔內(nèi)的核反應(yīng)。由核反應(yīng)產(chǎn)生的中子可被捕獲并用以提供熱能。重要的是應(yīng)注意到，本發(fā)明并非旨在被限制到必須滿足本發(fā)明的任何一個(gè)或多個(gè)具體描述的目的或特征的系統(tǒng)或方法。同樣重要的是應(yīng)注意到，本發(fā)明不限于本文中所描述的示例性實(shí)施例或主要實(shí)施例。由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員作出的多種變型以及替換均被視為落入僅由所附權(quán)利要求及其法定的等效方案所限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。通過(guò)閱讀以下參照附圖所作的詳細(xì)說(shuō)明，將能更好的理解本發(fā)明的上述和其他的特征及優(yōu)點(diǎn)圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的用于引起液體微滴內(nèi)的空腔受迫坍塌的示例性系統(tǒng)的方框圖2為示出根據(jù)本發(fā)明的用于引起液體微滴內(nèi)的空腔受迫坍塌的方法的示例性實(shí)施例的流程圖；且圖3為示出根據(jù)本發(fā)明的用于驅(qū)動(dòng)因液體微滴坍塌而引起的聚變反應(yīng)的示例性實(shí)施例的流程圖。具體實(shí)施例方式本文公開(kāi)的本發(fā)明在于兩種不同技術(shù)的結(jié)合。第一種技術(shù)涉及在液體中產(chǎn)生時(shí)間、空間及能量受控的空腔。第二種技術(shù)涉及例如在共同待決的、通過(guò)引用完全地結(jié)合在本文中的美國(guó)第11/075,833號(hào)專利申請(qǐng)中所公開(kāi)的產(chǎn)生小的高速微滴的技術(shù)。通過(guò)結(jié)合這兩種技術(shù)，能夠在高速微滴內(nèi)引發(fā)出空腔，這些空腔的初始產(chǎn)生時(shí)刻被精確定時(shí)、并擴(kuò)張到優(yōu)選的半徑。當(dāng)這些包含空腔的微滴與靶碰撞時(shí)形成強(qiáng)壓縮波，隨后這種壓縮波迅速傳播到液滴內(nèi)部。沿壓縮波橫向呈現(xiàn)出的巨大的正壓力將迫使空腔迅速地慣性坍塌，從而驅(qū)動(dòng)空腔比自然發(fā)生的坍塌更為劇烈地坍塌。借助包含空腔成分的合適的材料，可在空腔坍塌過(guò)程中產(chǎn)生能量以驅(qū)動(dòng)例如核聚變反應(yīng)?？赏ㄟ^(guò)由噴嘴陣列形成的多個(gè)射流，來(lái)提高由單個(gè)射流形成的、超過(guò)lMHz的微滴碰撞率。因?yàn)槊總€(gè)微滴可包含多個(gè)空腔，因此易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模的擴(kuò)大?，F(xiàn)公開(kāi)對(duì)上述過(guò)程的每個(gè)步驟的技術(shù)說(shuō)明。微滴的產(chǎn)生參照?qǐng)D1、圖2和圖3，其詳細(xì)示出了在R.CDean,Jr等人的名稱為"MethodandApparatusforFormingHigh-SpeedLiquidDroplets(用于形成高速液體微滴的方法和裝置)"的美國(guó)第11/075,833號(hào)專利申請(qǐng)中的微滴產(chǎn)生系統(tǒng)100的一個(gè)示例，可用微滴產(chǎn)生系統(tǒng)100來(lái)實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例提供一種用于在微滴中產(chǎn)生及控制空腔的方法(方框202、302)，所述微滴是例如由通過(guò)引用結(jié)合在本文中的、名稱為"MethodandApparatusforFormingHigh-SpeedLiquidDroplets"的美國(guó)第11/075,833號(hào)專利申請(qǐng)的微滴產(chǎn)生及激勵(lì)裝置來(lái)產(chǎn)生的。納米顆粒材料源102提供納米顆粒材料103的來(lái)源，納米顆粒是以在水被壓縮之前混合入水中的液體懸浮物的形式來(lái)供給的。納米顆粒的直徑為10-lOOnm且為規(guī)則或不規(guī)則的任意形狀，納米顆粒可為金或其他材料，并隨后與來(lái)自液體源104(方框204、304)的液體流105混合，以提供包含納米顆粒的混合液體流107。從高壓室108以20ksi(140MPa)-180ksi(1.3GPa)的壓力噴射一個(gè)或多個(gè)高速液體射流(通常其直徑為50-100(Vm，行進(jìn)速度在500-1500m/s之間)。上述液體壓力可以由公知的(例如由FlowInternational,Inc.制造的)超高壓泵106產(chǎn)生，或者由電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)(例如柴油機(jī))所驅(qū)動(dòng)的增壓器產(chǎn)生。將包含納米顆粒的高壓液體供給至高壓室和一個(gè)(多個(gè))噴嘴108。并排操作的噴嘴108的數(shù)目范圍可為1-5000或更多。噴嘴的口徑范圍可為l-1000um或更大。當(dāng)射流離開(kāi)(多個(gè))噴嘴108之后，由于眾所周知的Rayleigh、項(xiàng)々!J乂3、"鬼/l、《S定力兄豕IIIJ*7|處牙」Wti刀-農(nóng)P乂一遷中EPJ1觀Y問(wèn)1丄4、刀不EZUO、306)。參見(jiàn)J.W.S.Rayleigh，Lord所著"TheTheoryofSound(聲音理論)"(Dover,NewYork,1945)。由此形成的微滴114的直徑約為射流直徑的兩倍，并且相隔的間距約為射流直徑的四倍。當(dāng)這些微滴114撞擊合適的(例如固態(tài)的)表面112時(shí)，微滴114可在被撞擊的基底上產(chǎn)生峰值壓力，該峰值壓力為向噴嘴108供液的高壓室中壓力的10-20倍(方框206、306)。微滴的撞擊118在微滴114內(nèi)部產(chǎn)生壓縮波，該壓縮波的峰值壓力可以與被撞擊的基底上的峰值壓力處于相同的數(shù)量級(jí)。在特定情況下，高壓室108中的高壓壓力為25ksi(170MPa)，產(chǎn)生的射流的速度為580m/s，并且由直徑約75pm的射流所形成的微滴的直徑為114150(im。液滴通過(guò)頻率(dr叩-passingfrequency)約為lMHz，淑滴通過(guò)頻率是由單股射流形成的微滴撞擊到基底上的頻率。根據(jù)Rosenblatt等人的數(shù)值分析，所產(chǎn)生的峰值壓力約為噴嘴高壓壓力的15倍，即375ksi(2.6GPa)。參見(jiàn)A.G.Evans、Y.M.Ito禾卩M.Rosenblatt的論文，JournalofAppliedPhysics,51,2473(1980)。該壓力已被證明高得足以從鋼制基底(例如航空母艦的甲板)上鑿開(kāi)材料?？涨坏募す饧?lì)納米顆粒成核如前所述，在先前存在的、被壓縮性的壓力波驅(qū)動(dòng)至坍塌的蒸汽/氣體空腔內(nèi)部，理論上可以達(dá)到非常高的壓力。用于產(chǎn)生這種空腔的唯一的現(xiàn)有技術(shù)(過(guò)熱乳液)具有缺乏控制并且自身會(huì)減緩坍塌的缺陷。所需要的是一種可靠的裝置，用以將恰當(dāng)尺寸、恰當(dāng)數(shù)值密度的氣體/蒸汽空腔，在恰當(dāng)?shù)乃查g及時(shí)成核，使得這些空腔優(yōu)化地易于被壓縮波驅(qū)動(dòng)而坍塌(上述壓縮波是由微滴撞擊在靶上產(chǎn)生的)。在本部分介紹一種用于這種受控成核的方法。在諸如光學(xué)領(lǐng)域(參見(jiàn)CanfieldBK,KujalaS,JefimovsK，TurunenJ,KauranenM的"Linearandnonlinearopticalresponsesinfluencedbybrokensymmetryinanarrayofgoldnanoparticles",OpticsExpress2004;12:5418-5423)、無(wú)破壞測(cè)試(參見(jiàn)NatoliJ畫Y,GallaisL,BertussiB,DuringA，Co讓andreM的"Localizedpulsedlaserinteractionwithsubmicronicgoldparticlesembeddedinsilica:amethodforinvestigatinglaserdamageinitiation"，OpticsExpress2003;11:824-829)、生物醫(yī)學(xué)成像(參見(jiàn)ZharovV，LapotkoD的"Photothermalsensingofnanoscaletargets",ReviewofScientificInstruments2003;74:785-788)以及涉及選擇性細(xì)胞死亡的各種醫(yī)療處置方案(參見(jiàn)HmtmannG,RadtB,SerbinJ,LangeBI，BimgruberR的"Highprecisioncellsurgerywithnanoparticles"，MedicalLaserApplication2002;17:9-14)等不同領(lǐng)域，育巨量源110(例如激光源)與微米和納米尺寸的顆粒的相互作用近來(lái)已受到很大的關(guān)注。當(dāng)被可見(jiàn)的激光脈沖照射時(shí)，15nm金顆粒(HUttmami等人，2002)以及250nm、100nm、40nm、10nm和2nm金顆粒均表現(xiàn)出在細(xì)胞的懸浮液中形成微泡型空腔(microbubblecavity)。在凝膠中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)已顯示，激光、納米顆粒和聲學(xué)的結(jié)合可以降低慣性空化(inertialcavitation)的臨界值。對(duì)于給定的聲壓，成核及實(shí)現(xiàn)慣性空化所需的激光強(qiáng)度與僅有激光/納米顆粒的情況相比降低了幾乎兩個(gè)數(shù)量級(jí)；反之，對(duì)于給定的最小激光脈沖強(qiáng)度，在凝膠中產(chǎn)生慣性空化所需的聲壓減小到原量的約五分之一(參見(jiàn)FarnyC、WuT、HoltR、MurrayT和RoyR的"Nucleatingcavitationfromlaser-illuminatednano-particles",AcousticsResearchLettersOnline2005;6:138-143)。在此為示范目的概括地提供用以產(chǎn)生空腔的方法?？梢栽赪uT所著的"Bubblemediatedfocusedultrasound:nucleation,cavitationdynamicsandlesionprediction"(PhDThesis,BostonUniversity,DepartmentofAerospaceandMechanicalEngineering,June,2006)中找到描述空腔產(chǎn)生的過(guò)程的理論模型。使來(lái)自光能量源110的光(通常為處于可見(jiàn)光譜內(nèi)的激光)的短脈沖(持續(xù)時(shí)間為ps至ns)入射到半徑為Rs的金屬顆粒(包含在液體微滴中的納米顆粒)上，使得光學(xué)尺寸參數(shù)kRs的數(shù)量級(jí)為0.1至l;此處k:co/c為光波數(shù)目，其中0)=頻率(弧度/秒)，0=光速。廣泛的共振吸收引起顆粒被迅速加熱，這些顆粒轉(zhuǎn)而迅速加熱顆粒球體周圍的液體。圍繞球體的液體薄層過(guò)熱，最終形成蒸汽毯(vaporblanket)。在超過(guò)臨界激光強(qiáng)度時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸性汽化，從而在微滴114中形成約為納米顆粒103的初始尺寸100倍的空腔116。例如，計(jì)算表明，對(duì)于半徑約為50nm的金球體，使用持續(xù)時(shí)間為5ns、能量通量小至150mJ/cr^的532nm入射激光脈沖，可以得到擴(kuò)張100倍的水蒸汽空腔。通過(guò)增大激光能量可增大最后得到的空腔116的擴(kuò)張率。盡管以上就使用光能(激光)作為加熱、形成并擴(kuò)張微滴空腔的能量源tfj'l育f兀;ra處J牛厭"力，1B込/l、疋"J斗、厭W口.、j卩R疋。'ij/y乂w，目6里i7哀1丄Uwj括任意類型的振蕩能量源，例如像可在無(wú)線電波和微波應(yīng)用中找到的電能能量源，以及例如像可由波動(dòng)磁場(chǎng)(fluctuatingmagneticfield)提供的磁能能量源。舉例來(lái)說(shuō)，波動(dòng)磁場(chǎng)可以加熱微滴中的小導(dǎo)電顆粒。、丄f丄LBh"1,1—、,Ar*,I--TmIA"/tt^"上">^nA^丄工l1,'f、a1^n_Lj"^rrnP^A"丄[=|門、/人+門日二^o/it，a卜i工f、ru《Hj^a卩口w:j丄。工'j乂jjx/x^工hj丄/j工wjr;j口ij^i一iyjzl主要由蒸汽和少量氣體構(gòu)成的空腔116開(kāi)始自由坍塌(方框210、310)，也就是說(shuō)，枬塌是由空腔壁兩側(cè)的靜壓差驅(qū)動(dòng)的。在例如空腔116的撞擊點(diǎn)118處的坍塌極快，最后的速度接近液體聲速。在撞擊點(diǎn)118處的這種坍塌是由周圍的液體壓力以及涌入液體的慣性驅(qū)動(dòng)的，并且傳統(tǒng)上將發(fā)生這種坍塌的空腔116稱為"慣性空腔(inertialcavities)"。Rayleigh是最先考慮到液體中空隙的坍塌的，并且可以證明，即使上述激光納米顆粒成核的空腔也可以像Rayleigh空腔一樣坍塌，直到空腔壽命終結(jié)為止(方框212、312)。由撞擊液滴內(nèi)部的空腔成核產(chǎn)生的能量激光成核空腔的自由坍塌不夠劇烈，不足以引發(fā)聚變。然而，在撞擊被精確定時(shí)，從而與其他自由空腔坍塌的初始階段相一致的微滴內(nèi)部，強(qiáng)壓縮波的額外貢獻(xiàn)能夠以下文所述的方式產(chǎn)生必要的坍塌能量。設(shè)想在某一瞬間朝向靶行進(jìn)的包含一納米顆粒的單個(gè)微滴。使激光脈沖在這一相同的瞬間入射到該微滴上，從而成核出一個(gè)空腔，該空腔在100ns數(shù)量級(jí)的某一段時(shí)間內(nèi)成長(zhǎng)到空腔初始尺寸的約100倍。在激光脈沖與撞擊之間的時(shí)間段，空腔116應(yīng)當(dāng)成長(zhǎng)到空腔的最大尺寸并且恰好剛開(kāi)始坍塌，使得撞擊壓力波到達(dá)空腔116的時(shí)刻與空腔的坍塌階段的開(kāi)始時(shí)刻一致。撞擊點(diǎn)118處的空腔坍塌能量由于強(qiáng)大的脈沖式壓縮波而大幅增加，并且最后形成的峰值內(nèi)部壓力和溫度可以超過(guò)為進(jìn)行空腔內(nèi)部的燃料的聚變反應(yīng)所需的壓力和溫度?？刂坪投〞r(shí)對(duì)于優(yōu)化坍塌能量118是必要的?？张輨?dòng)力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)表明，存在著脈沖壓力波(壓縮波)到達(dá)的最佳時(shí)間，其使得坍塌118的速度最大化，由此而使空腔的內(nèi)含物的壓縮和加熱最大化。參見(jiàn)MossWC,ClarkeDB,WhiteJW，YoungDA的"Sonoluminescenceandtheprospectsfortable-topmicro-thermonuclearfUsion"，PhysicsLettersA1996;211:69-74。因此，使微滴撞擊在適當(dāng)?shù)陌?12上，這一撞擊產(chǎn)生壓縮波從而導(dǎo)致空腔坍塌，這必須發(fā)生在相對(duì)于空腔半徑演變的某一精確的時(shí)刻。乂乂a米，力、jm^日漢口、j義:r^;tg;^口、j》u。、j而要起、h不宥i^、"乂大"。力、j:^mi;3乂T》口、j間的精確控制。這種控制是通過(guò)用激光輻射(脈沖或CW)照射在與懸浮于基質(zhì)微滴液體中的金屬納米顆粒相關(guān)的微滴上來(lái)提供的。對(duì)導(dǎo)致蒸汽形成的納米顆粒的迅速(ns)加熱所進(jìn)行的定時(shí)既可通過(guò)相對(duì)于在固定的空間位置形成的微滴來(lái)定時(shí)激光脈沖的方式進(jìn)行、也可通過(guò)沿微滴速度軸線改變CW激光束的空間位置的方式進(jìn)行。如果必要，可將微滴軸線的長(zhǎng)度延伸至數(shù)米(參見(jiàn)美國(guó)第11/075,833號(hào)專利申請(qǐng))。激光能量密度將決定所生成的空腔的最大半徑。微滴尺寸、微滴速度和激光能量的特定組合可使坍塌能量?jī)?yōu)化。燃料構(gòu)想至此，在本文中披露的實(shí)施例傳授了在撞擊點(diǎn)118處獲得遠(yuǎn)超過(guò)那些通過(guò)被動(dòng)坍塌可取得的能量的空腔坍塌能量的能力。參照?qǐng)D3，以下的實(shí)施例利用坍塌能量來(lái)引發(fā)核聚變反應(yīng)(方框312)。雖然存在多種變例，但最通用且能量最小的反應(yīng)如下D+T—4He(3.56MeV)+n(14,03MeV)(1)D+D—3He(0.82MeV)+n(2,45MeV)(2)D+D—T(1.01MeV)+p(3.02MeV)(3)D+3He—4He(3.6MeV)+p(14.7MeV)(4)其中D為氘、T為氚、n為中子并且p為質(zhì)子，在圓括號(hào)中給出的是每個(gè)成分的反沖動(dòng)能(recoilkineticenergy)。對(duì)于可達(dá)到的等離子體溫度而言，具有最高反應(yīng)率的反應(yīng)為D-T反應(yīng)(1)，其后為D-D對(duì)反應(yīng)(2)、(3)。因此，實(shí)施例可以利用引發(fā)D-T反應(yīng)和D-D反應(yīng)的燃料。以下為核燃料的內(nèi)含物的幾個(gè)有益的且可優(yōu)化的實(shí)施例的變例(方框304)。1.微滴材料作為燃料。在此實(shí)施例中，微滴基質(zhì)液體蒸汽自身用作燃料。通過(guò)上述方法產(chǎn)生的空腔116可以包含由激光能量、液體源104的材料特性(蒸汽壓力、表面張力、粘度)、納米顆粒102的尺寸和微滴114的尺寸來(lái)決定的一定量的基質(zhì)液體蒸汽。因此，在這種最簡(jiǎn)單的情況下，液體源104可以本身就是可聚變材料或包含可聚變材料。氘化水(所謂的重水)是一個(gè)選擇。氘化溶劑(由于其在液相色譜中的使用而易于獲得)可能是有利的，這是因?yàn)槟軌蛲ㄟ^(guò)選擇蒸汽壓非常低的液體(例如気化甲苯)來(lái)使得坍+旦、/^々雲(yún)息，1、乂b—口六h六+與+旦六n六dh^r7A^imzv^:、、^，Trr臺(tái)匕4^+士irr^72.溶解在基質(zhì)液滴中的氣體作為燃料。在此實(shí)施例中，使用的微滴104是低蒸汽壓材料，少量的氘或氘/氚氣體已經(jīng)溶解在所述材料中。當(dāng)空腔U6形成及擴(kuò)張時(shí)，溶解的燃料氣體會(huì)擴(kuò)散到空腔114中，部分可燃?xì)怏w會(huì)在坍塌118發(fā)生時(shí)發(fā)生反應(yīng)?？衫盟鳛橐后w源104，不過(guò)也可利用其他液體而不脫離本發(fā)明的范圍。3.納米顆粒作為燃料載體。此實(shí)施例使用包含或埋入氘或気/氚氣體的中空的或多孔的納米顆粒102。使用低蒸汽壓微滴基質(zhì)，形成的空腔的坍塌118會(huì)聚在納米顆粒上，能夠在顆粒自身內(nèi)啟動(dòng)次級(jí)會(huì)聚壓縮波(secondaryconvergingcompressionwave)。4.上述實(shí)施例1-3的組合。上述實(shí)施例的任何組合或上述實(shí)施例的任何部分的組合可能是有利的。例如，可以通過(guò)將使用低蒸汽壓氘化液體源104與包含納米球體102的中空的T或D-T組合，來(lái)得到更為劇烈的坍塌118。能量提取構(gòu)想一旦核聚變反應(yīng)和/或自維持聚變(self-sustainingfbsion)反應(yīng)己實(shí)現(xiàn)(方框312)，即可隨后利用核反應(yīng)產(chǎn)生的能量。上述的反應(yīng)實(shí)施例(1、2)表明，大部分能量可通過(guò)所產(chǎn)生的中子而以動(dòng)能形式被傳遞出。在傳統(tǒng)的激光慣性約束聚變(ICF)中使用的一個(gè)實(shí)施例可以是，以金屬"毪"來(lái)圍繞反應(yīng)區(qū)域，該金屬毯將會(huì)捕獲中子并將中子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能(方框314)，該熱能可隨后用于產(chǎn)生蒸汽(方框316)，該蒸汽則傳統(tǒng)上可通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)轉(zhuǎn)換為電(方框318)。我們可以將能量提取構(gòu)想劃分為兩個(gè)額外的實(shí)施例。在第一實(shí)施例中，撞擊靶本身還用作中子吸收/熱交換介質(zhì)。在第二實(shí)施例中，中子吸收器/熱交換器113可以與固態(tài)耙112上的微滴撞擊反應(yīng)位置隔開(kāi)一定距離(lm以上)。碰撞靶/中子吸收器/熱交換器的結(jié)合1.圓筒蓋狀(cylindricalcap)碰撞靶上文說(shuō)明了高速微滴如何必須撞擊合適的且硬度適當(dāng)?shù)陌?12以便產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)空腔坍塌的壓縮波。但除了微滴撞擊的區(qū)域之外，"硬質(zhì)"撞擊靶不需要為平面。正圓柱體(其如果由諸如不銹鋼之類高密度金屬制成，則具有沿軸線鉆出的孔以便為微滴噴嘴108i且/卄X門AAAA飾tU"、"Frr曰口Tf^縣4夂frh、〉吝；+!6h、/Ain玄l[T7:!3夂;t旦/卄究壬口壬n;Hi./H二遞。撞擊靶可以是固定的，也可用平移(左右和/或上下)方式或轉(zhuǎn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)。耙或靶表面還可以包括冰或其他凍結(jié)的液體，硫磺，蠟，包含或不包含固體混雜物的聚合物涂層，類似硅橡膠和膠原凝膠的自修復(fù)材料，借助物理力、磁力或電性力(electricalforce)涂覆并保持在旋轉(zhuǎn)盤上的固體顆粒，以及包括金屬、粘土或石墨的薄片材料。2.流動(dòng)的撞擊靶"硬質(zhì)"撞擊靶112可以不必是固態(tài)，即撞擊靶112可以是液態(tài)。如果液態(tài)金屬(例如汞)處于連續(xù)流動(dòng)狀態(tài)，其表面可被液滴撞擊，從而在液滴中產(chǎn)生所需的壓縮波。流動(dòng)的汞也可在隨后實(shí)現(xiàn)所期望的中子捕獲，從而將汞加熱。由此傳遞的能量可隨后通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)而被提取并被轉(zhuǎn)換成電或其他形式的能量。同樣基本有效、較廉價(jià)且毒性小得多的液態(tài)金屬例如但不限于Sn、Al、Cu、Li、Hg、Gd、Bi、Pb和Zn以及它們與其他金屬的合金。雖然汞具有中等的中子捕獲截面，但例如釓具有非常高的截面。此外，釓已被用作溶液中的懸浮液，用以提供MRI對(duì)比?？梢韵胂蟮氖?，基質(zhì)工作液體中的Gd懸浮液可提供熱傳導(dǎo)性能與(非常)高的中子捕獲截面的理想結(jié)合。液態(tài)金屬不會(huì)被消耗。此外，本發(fā)明設(shè)想使用的液態(tài)金屬的其他等效替代物，包括但不限于冰或其他類似液態(tài)金屬的凍結(jié)的液體，硫磺，蠟，包含或不包含固體混雜物的聚合物涂層，類似硅橡膠和膠原凝膠的自修復(fù)材料，借助物理力、磁力或電性力涂覆并保持在旋轉(zhuǎn)盤上的固體顆粒，以及類似金屬、粘土或石墨的薄片材料。3.低吸收撞擊靶/遠(yuǎn)距離的中子吸收器如果附近的金屬物體會(huì)由于過(guò)快吸收高能量的中子而被破壞，如激光ICF(慣性約束核聚變)據(jù)信就很可能如此，則撞擊耙本身不可以用作中子吸收器/熱交換器。因此，可以使用較遠(yuǎn)距離(lm以上)的中子吸收器/熱交換器。非?？赡艿氖?，吸收器可以例如為固態(tài)的不銹鋼或充滿流動(dòng)的液態(tài)吸收體(例如上文論述的Gd懸浮液)的鋼容器。在后一種情況下，該撞擊靶本身可能必須為自修復(fù)的，或者是可迅速更換且較廉價(jià)的(可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)的MHz微滴撞擊速率)。4.自修復(fù)撞擊靶上文所述的流動(dòng)的撞擊固態(tài)靶112可以在本處語(yǔ)境(context)下用作自修復(fù)撞擊靶。然而，在此情況下，可以將撞擊固態(tài)靶112i1X'l不逃譯,J只B勺、口、JT丁H^CMX鎖LHJ，WI義1守"W;^取勺、'Kj，7rJzL'l又《守丁亇B匕y夕行進(jìn)到較遠(yuǎn)處的吸收器。5.轉(zhuǎn)動(dòng)的撞擊靶在這種情況下，也可以應(yīng)用轉(zhuǎn)動(dòng)的撞擊靶U2，使得每個(gè)新的液滴能夠撞擊新的表面。同樣地，在此實(shí)施例中，撞擊靶材可以被選擇為具有小的中子捕獲截面。靶也可以旋轉(zhuǎn)通過(guò)某種"鍍液(bath)"或材料以"再涂覆"或"更新"其撞擊表面。6.相撞的液滴通過(guò)使相對(duì)的兩個(gè)相同的微滴彼此撞擊可使撞擊的能量翻倍。然而，每個(gè)液滴內(nèi)的物理事件(physicalevent)不從撞擊在固定靶上的液滴變化。這種相撞的微滴串的設(shè)計(jì)可用兩個(gè)噴嘴來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者甚至可利用相對(duì)對(duì)準(zhǔn)的噴射頭實(shí)現(xiàn)多個(gè)相撞的微滴串。通過(guò)沿射流軸線簡(jiǎn)單的平移可以實(shí)現(xiàn)撞擊定時(shí)(進(jìn)而實(shí)現(xiàn)撞擊定位)，并且在任何情況下，在微滴平均間隔的+/-4倍的范圍之內(nèi)是不確定的。因?yàn)槲⒌螘?huì)在任一事件中被破壞，這種液滴作為撞擊靶的設(shè)計(jì)解除了改變(changeout)靶的需求。相撞的微滴可以為遠(yuǎn)距中子吸收器實(shí)施例的一部分，但也可將微滴本身作為吸收器來(lái)使用。重液滴作為吸收器將是優(yōu)選的。7.多個(gè)液體射流為了最終實(shí)現(xiàn)得失相當(dāng)及擴(kuò)大規(guī)模的目標(biāo)，可以使用多個(gè)微滴形成液體射流，每個(gè)射流包含用于形成空腔的納米顆粒核、對(duì)每個(gè)射流進(jìn)行電磁照射的裝置、及用于每個(gè)射流的合適的燃料/撞擊靶。對(duì)于大型的商業(yè)發(fā)電廠，可能要求在一個(gè)裝置中具有數(shù)百萬(wàn)個(gè)這種射流，其中多個(gè)噴嘴108共用一個(gè)噴射頭，多個(gè)噴射頭共用一個(gè)泵，最后運(yùn)行多個(gè)泵。由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員做出的多種變型以及替換均被視為落入僅由所附權(quán)利要求書及其法定等效方案所限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種用于引起包含納米顆粒的液體微滴中的空腔受迫坍塌的方法，所述方法包括如下動(dòng)作產(chǎn)生包括液體和納米顆粒材料的至少一個(gè)增壓液體射流；引起所述包括液體和納米顆粒材料的至少一個(gè)增壓液體射流分裂，由所述射流的分裂產(chǎn)生包含液體和納米顆粒材料的多個(gè)微滴；利用能量照射所述微滴，以在所述微滴內(nèi)產(chǎn)生空腔并使所述空腔擴(kuò)張，并引起所述微滴與靶相撞而使所述微滴內(nèi)的空腔坍塌，其中所述照射和所述相撞被定時(shí)以增大所述空腔坍塌的聚爆能量。2.如權(quán)利要求l所述的用于液體微滴中的空腔受迫坍塌的方法，其中所述微滴的撞擊產(chǎn)生引起所述空腔坍塌或有助于所述空腔坍塌的內(nèi)部壓縮波。3.如權(quán)利要求1所述的用于液體微滴中的空腔受迫坍塌的方法，其中利用能量照射所述微滴以在所述微滴內(nèi)產(chǎn)生空腔擴(kuò)張，使得所述微滴中的所述納米顆粒吸收所述照射能量，其中所述方法還包括通過(guò)調(diào)節(jié)被所述納米顆粒材料吸收的照射能量的能量密度以及從照射到微滴相撞的時(shí)間，來(lái)控制所述空腔在坍塌前的半徑。4.如權(quán)利要求1所述的用于液體微滴中的空腔受迫坍塌的方法，其中所述照射能量包括光子。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述能量包括激光能量。6.如權(quán)利要求1所述的用于液體微滴中的空腔受迫坍塌的方法，其中在所述空腔坍塌的中心處的溫度引起至少一個(gè)核子聚變反應(yīng)。7.如權(quán)利要求1所述的用于液體微滴中的空腔受迫坍塌的方法，其中所述多個(gè)微滴為一串微滴流。8.如權(quán)利要求1所述的用于液體微滴中的空腔受迫坍塌的方法，其中所述靶為液態(tài)金屬。9.如權(quán)利要求8所述的用于液體微滴中的空腔受迫坍塌的方法，其中所述液態(tài)金屬包括汞。10.如權(quán)利要求8所述的用于液體微滴中的空腔受迫坍塌的方法，其中所述液態(tài)金屬選自包括Sn、Al、C8u、Li、Hg、Gd、Bi、Pb和Zn的組以及該組的合金。11.如權(quán)利要求l所述的用于液體微滴中的空腔受迫坍塌的方法，其中所述耙選自包括以下材料的組冰或其他凍結(jié)的液體，硫磺，蠟，具有或不具有固體混雜物的聚合物涂層，類似硅橡膠和膠原凝膠的自修復(fù)材料，借助物理力或磁力或電性力涂覆并保持在旋轉(zhuǎn)盤上的固體顆粒，以及包括金屬、粘土或石墨的薄片材料。12.—種用于引起液體微滴中的空腔受迫坍塌的裝置，所述裝置包括注入裝置，用于將納米顆粒注入液體中；一個(gè)或多個(gè)噴嘴，其噴射包括液體和納米顆粒材料的增壓液體射流，并通過(guò)分裂所述射流而產(chǎn)生多個(gè)微滴；照射裝置，其將所述微滴曝露在能量下，以在所述微滴中產(chǎn)生空腔并使所述空腔擴(kuò)張；以及靶，其與所述微滴及所述微滴的坍塌空腔相撞而引發(fā)空腔聚爆能量，其中所述照射和相撞被定時(shí)以增大所述空腔坍塌的聚爆能量。13.如權(quán)利要求12所述的用于引起液體微滴中的空腔受迫坍塌的裝置，其中所述微滴與所述靶的相撞產(chǎn)生有助于所述空腔坍塌的強(qiáng)壓縮波。14.如權(quán)利要求13所述的用于引起液體微滴中的空腔受迫坍塌的裝置，其中所述微滴中的納米顆粒材料吸收所述照射能量；且其中所述照射裝置通過(guò)調(diào)節(jié)所發(fā)射的、并從而被所述微滴中的納米顆粒材料吸收的能量的能量密度，來(lái)控制所述空腔在坍塌前的半徑。15.如權(quán)利要求13所述的用于引起液體微滴中的空腔受迫坍塌的裝置，其中所述照射能量包括光子。16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述光子包括激光能量。17.如權(quán)利要求12所述的用于引起液體微滴中的空腔受迫坍塌的裝置，其中在所述空腔坍塌的中心處的溫度高于107K。18.如權(quán)利要求12所述的用于引起液體微滴中的空腔受迫坍塌的裝置，其中所述多個(gè)微滴為一串微滴流。19.如權(quán)利要求12所述的用于引起液體微滴中的空腔受迫坍塌的裝置，其中所述靶包括液態(tài)金屬。20.如權(quán)利要求12所述的用于引起液體微滴中的空腔受迫坍塌的裝置，其中所述耙選自包括以下材料的組冰或其他凍結(jié)的液體，硫磺，蠟，具有或不具有固體混雜物的聚合物涂層，類似硅橡膠和膠原質(zhì)凝膠的自修復(fù)材料，借助物理力或磁力或電力涂覆并保持在旋轉(zhuǎn)盤上的固體顆粒，以及類似金屬、粘土或石墨的薄片材料；并且其中所述靶還選自包括固定靶和移動(dòng)靶的組。21.—種用于由包含納米顆粒的液體微滴中的空腔的坍塌來(lái)驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)的方法，所述方法包括如下動(dòng)作產(chǎn)生包括液體和納米顆粒材料的至少一個(gè)增壓液體射流；引起所述包括液體和納米顆粒材料的至少一個(gè)增壓液體射流分裂，由所述射流的分裂產(chǎn)生各自包含液體和納米顆粒材料的多個(gè)微滴；利用能量照射所述微滴，以在所述微滴內(nèi)產(chǎn)生空腔的擴(kuò)張，以及引起所述微滴與合適的靶相撞，以使所述微滴內(nèi)的空腔坍塌，其中所述照射和所述相撞被定時(shí)以引發(fā)聚爆能量來(lái)驅(qū)動(dòng)所述空腔內(nèi)的核燃料的核反應(yīng)。22.如權(quán)利要求21所述的用于驅(qū)動(dòng)核聚變反應(yīng)的方法，還包括捕獲所述核反應(yīng)產(chǎn)生的中子的動(dòng)作。23.如權(quán)利要求21所述的用于驅(qū)動(dòng)核聚變反應(yīng)的方法，還包括下述動(dòng)作提取由所述聚變反應(yīng)產(chǎn)生的熱能。24.如權(quán)利要求21所述的用于驅(qū)動(dòng)核聚變反應(yīng)的方法，其中形成所述空腔的所述液體的蒸汽提供用于所述聚變反應(yīng)的燃料。25.如權(quán)利要求21所述的用于驅(qū)動(dòng)核聚變反應(yīng)的方法，其中所述納米顆粒材料提供用于所述聚變反應(yīng)的燃料。26.如權(quán)利要求21所述的用于驅(qū)動(dòng)核聚變反應(yīng)的方法，其中溶解在所述液體中的氣體提供用于所述聚變反應(yīng)的燃料。27.如權(quán)利要求21所述的用于驅(qū)動(dòng)核聚變反應(yīng)的方法，其中所述靶為液態(tài)金屬。28.如權(quán)利要求21所述的用于驅(qū)動(dòng)核聚變反應(yīng)的方法，其中所述耙選自包括以下材料的組冰或其他類似液態(tài)金屬的凍結(jié)的液體，硫磺，蠟，具有或不具有固體混雜物的聚合物涂層，類似硅橡膠的自修復(fù)材料，借助物理力或磁力或電力涂覆并保持在旋轉(zhuǎn)盤上的固體顆粒，以及類似粘土或石墨的薄片材料。29.—種用于由液體微滴中的空腔的坍塌來(lái)驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)的裝置，所述裝置包括注入裝置，用于將納米顆粒注入液體中；高壓室及一個(gè)或多個(gè)噴嘴，其噴射包括液體和納米顆粒的增壓液體射流并且產(chǎn)生微滴，所述微滴構(gòu)造成具有含有用于核反應(yīng)的燃料的空腔；照射裝置，用于將所述微滴曝露在能量下，以在所述微滴中產(chǎn)生空腔并使所述空腔擴(kuò)張；以及革巴，用于與所述微滴相撞以使所述微滴中的空腔坍塌，其中所述照射和相撞被定時(shí)以引發(fā)聚爆能量來(lái)驅(qū)動(dòng)所述空腔內(nèi)的燃料的核反應(yīng)。30.如權(quán)利要求29所述的用于由液體微滴中的空腔的坍塌來(lái)驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)的裝置，還包括捕獲裝置，用于捕獲所述核反應(yīng)產(chǎn)生的中子。31.如權(quán)利要求29所述的用于由液體微滴中的空的穴坍塌來(lái)驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)的裝置，還包括能量提取裝置，用于提取所述聚變反應(yīng)產(chǎn)生的熱能。32.如權(quán)利要求29所述的用于由液體微滴中的空腔的坍塌來(lái)驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)的裝置，其中形成所述空腔的所述液體的蒸汽提供用于所述聚變反應(yīng)的燃料。33.如權(quán)利要求29所述的用于由液體微滴中的空腔的坍塌來(lái)驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)的裝置，其中所述納米顆粒材料提供用于所述聚變反應(yīng)的燃料。34.如權(quán)利要求29所述的用于由液體微滴中的空腔的坍塌來(lái)驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)的裝置，其中溶解在所述液體中的氣體提供用于所述聚變反應(yīng)的燃料D35.如權(quán)利要求29所述的用于由液體微滴中的空腔的坍塌驅(qū)動(dòng)來(lái)聚變反應(yīng)的裝置，其中所述靶為液態(tài)金屬。36.如權(quán)利要求29所述的用于由液體微滴中的空腔的坍塌來(lái)驅(qū)動(dòng)聚變反應(yīng)的裝置，其中所述靶選自包括以下材料的組冰或其他凍結(jié)的液體例如液態(tài)金屬，硫磺，蠟，具有或不具有固體混雜物的聚合物涂層，類似硅橡膠的自修復(fù)材料，借助物理力、磁力或電力涂覆并保持在旋轉(zhuǎn)盤上的固體顆粒，以及類似金屬、粘土或石墨的薄片材料。全文摘要一種裝置(100)、方法(200/300)和系統(tǒng)，用于引起在液體微滴(114)內(nèi)形成的空腔(116)受控坍塌，其中增壓射流(109)包含液體(104)和納米顆粒材料(102)，且燃料可能由射流(109)的分裂而產(chǎn)生微滴(114)。液體微滴(114)由能量(110)照射，以通過(guò)包含在微滴(114)內(nèi)的納米顆粒(102)的照射(110)，來(lái)產(chǎn)生形成于微滴(114)內(nèi)的空腔(116)并使空腔(116)擴(kuò)張。微滴(114)與靶(112)相撞(118)而使得微滴(116)內(nèi)的空腔坍塌。照射和相撞被定時(shí)，以增大空腔坍塌的聚爆能量。聚爆能量和空腔中的燃料可被用于激發(fā)和維持聚變反應(yīng)(113)。文檔編號(hào)H05H6/00GK101682980SQ200880018238公開(kāi)日2010年3月24日申請(qǐng)日期2008年4月4日優(yōu)先權(quán)日2007年4月4日發(fā)明者R·格林·霍爾特,小羅伯特·C·迪安,羅納德·A·羅伊申請(qǐng)人:協(xié)同創(chuàng)新公司